Curl, som tidigare hade forskat inom mikrovågs- och infrarödspektroskopi, blev 1985, jämte Harold Kroto och Richard Smalley, en av upptäckarna av fulleren, en tidigare okänd modifikation av kol. För denna upptäckt belönades de tre forskarna med 1996 års Nobelpris i kemi. Jämför kol (Egenskaper: Kemiska egenskaper) och kluster.